MoS2反应位点的低电导率和较差的可及性对增大MoS2基电极的三相边界(TPB)位点和减小实际质子交换膜(PEM)水电解中高效析氢反应(HER)的欧姆损失来说是一项巨大挑战。近日，田纳西大学张凤远和橡树岭国家实验室David A.Cullen等报告了一种可扩展的水热方法来制造无离聚物的集成电极(具有1T-2H异相和富含缺陷的MoS2纳米片原位生长在碳纤维纸(CFP)上(MoS2 NSs ))。该电极具有独特的优势: 1.1T-2H相整合可以结合2H相优异的结构稳定性和亚稳态1T相的高电导率来激活惰性MoS2基面; 2.高度缺陷的超薄纳米片具有丰富的暴露边缘和额外的基面缺陷(微孔、原子硫空位)可以进一步增加活性位点; 3.原位生长法使MoS2纳米片和3D多孔导电碳载体的紧密接触和强粘附，导致欧姆损失和传质损失显著降低，并在实际电解槽中显著提高稳定性。得益于上述协同效应，富含缺陷的1T-2H MoS2/CFP具有0.14 mg cm-2的极低催化剂负载量，其不仅在液态酸性电解质中表现出显着提高的HER性能，而且在实际的PEMEC中表现出出色的电池性能。1T-2H MoS2/CFP在1 A cm-2和2 A cm-2电流密度下，所需的电池电压分别仅为1.96 V和2.25 V，在文献中类似的条件下，其电池性能优于大多数负载量高达3~6 mg cm-2的非贵金属HER催化剂。这项工作架起了一座将催化剂优化与电极制造联系起来的桥梁，这为如何同时提高本征催化活性、整个电极电导率和电化学稳定性以在实际水电解槽中的高电流密度下低成本制氢提供了思路。MoS2 Nanosheet Integrated Electrodes with Engineered 1T-2H Phases and Defects for Efficient Hydrogen Production in Practical PEM Electrolysis. Applied Catalysis B: Environmental, 2022. DOI: 10.1016/j.apcatb.2022.121458
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